CN106481862A - 太阳能自控灌溉阀 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能自动控制水阀的装置，太阳能电池（2）、与控制电路（12）、通过导线连接，控制电路（2）与超级电容（14）连接，太阳能电池（2）向超级电容（14）充电，超级电容（14）向控制电路（12）供电，控制电路（12）连接电机变速箱（6），控制电路根据编码（12）输出电流控制电机变速箱（6）正向逆向旋转，实现对陶瓷阀门（9）的开启与关闭，达到控制阀门通水与断水功能，实现自动浇灌。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用光伏电源自动控制浇灌阀的装置，对于园林绿化、农业灌溉等有明显的实用、节能、环保效果。
背景技术
目前利用管道浇灌园林绿化及农田灌溉的喷淋水阀、滴灌水阀，基本都是人工控制，这样不仅浪费人力，由于人工控制的随意性也浪费了水源，如果采用普通电磁阀控制，就需要连接市电，连接市电可能会导致的安全问题。
用太阳能电池连接电磁阀控制的水阀，可以实现不连接市电，但其电磁阀的用电量较大，难以使这种小型自控水阀实现长时间开启浇灌，从而使用和安装受到一定限制。
发明内容
本发明使用太阳能电池连接充电电路对超级电容充电，超级电容存储的电流经印刷电路向单片机和其控制的直流电机供电，直流电机经过变速箱减速，减速箱传动齿轮带动阀门旋转齿轮进行正向旋转开启，逆向旋转关闭的控制水阀开关的装置。
本发明使用的是微功耗单片机组成的控制电路，通过按键或拨码开关进行时间程序设定，并根据设定程序控制直流电机进行正转或逆转，进而实现阀门旋转打开或旋转关闭，实现通水与断水，把这种装置安装到通水的管道中通过喷头或滴灌管等外部设备实现自动浇灌。
微功耗单片机组成的控制电路带有土壤水分探测功能，通过探测插针检测土壤的湿度，并可根据设定的土壤湿度自动控制水阀，实现自动灌溉；单片机控制电路含有雨滴感应器，根据雨水量自动停止灌溉从而节省水源。
本发明使用超级电容存储电能，有效提高本浇灌装置的使用寿命和运输安全，也可以使用其它小型可充电电池，如果超级电容和镍镉电池合并使用，电压保持时间更长。
本发明特别适用于园林喷灌、大棚种植的浇灌、家庭花园、天台花草、蔬菜种植的浇灌等。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能电池连接微功耗单片机控制电路（以下简称控制电路），控制电路向超级电容充电，该控制电路根据设定的程序，定时开关水阀，控制电路有对土壤湿度的采样数据进行分析功能，判断水阀是否需要开、关，多位拨码开关或者编码按键能够设定时间和浇灌模式，通过太阳能电池的电压可以感应白天还是晚上，实现水阀的开、关时间是早上还是傍晚的控制。
本发明的实施例：是在水阀的上部，安装一块7.5伏100毫安的太阳能电池，向内部7.5V10F超级电容和6V镍镉电池充电，充电上限为7V，控制电路是微功耗MSP430系列单片机和CMOS管等元件组成，根据由8位拨码开关所选择的编码组合模式进行控制，控制电路的待机电流为0.0004A以下，电机驱动电流是由控制电路上的CMOS管输出，驱动电流60毫安以下，驱动时间3秒钟内完成开阀或关阀的旋转，正向电流完成开阀正向旋转，开阀后的守候电流在0.0006A以下，浇灌时间是根据编码开关所设时间确定，浇灌时间完成后，控制电路输出反向电流电机逆向旋转阀门关闭，关闭阀门后检测是否关闭到位，检测信号是由干簧管与陶瓷阀门传动齿轮顶端镶嵌的永久磁铁位置取得，关闭到位干簧管吸合，如果关闭没有到位，控制电路在10秒后再次输出关闭电流，确保水阀关闭，本实施例单独使用超级电容的电压24小时可以保持6V以上，合并镍镉电池使用可以保持在6.6V左右，可满足全天使用，单独使用超级电容，在初次使用完全没电的状态下，太阳能电池在3000流明光照下，2小时即可使超级电容达到6V以上电压，即可正常工作，太阳能电池晴天阳光下可达电流100mA充电,一般阴天充电电流可达30mA，温室大棚内充电电流可达10mA，本装置完全可以满足各种条件下每天用电需求，没有暴露在光线下时，阀体内没有电流存在，适合各种方式的运输。雨滴感应器是两排对称的E型的镀金印刷电路，可以防止电极氧化，土壤探测电极是两根不锈钢探针，以防止锈蚀。
本发明的有益效果是，使用光伏电力的一个可以定时，也可以通过检测土壤湿度自动开启和关闭的水阀装置，该装置能够实现喷淋浇灌的自动完成，使用、运输和安装都十分方便，使浇灌用水的控制更加精准，更加符合实际应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是发明的元件关系结构原理图。
图2是本发明的纵剖面内部结构原理图。
图3是本发明土壤探测器结构图。
在图1中（2）为太阳能电池、（3）为水阀体、（4）为雨滴感应器、（6）为电机变速箱、（7）为传动齿轮、（8）为阀门旋转齿轮、（9）为陶瓷阀门、（12）为控制电路电路板、（13）为小型可充电电池、（14）为超级电容、（15）为停止按键、（16）为拨码开关、（17）为土壤探测器插座。
在图2中（1）为壳体、（2）为太阳能电池、（3）为水阀体、（4）、为雨滴感应器、（5）为LED指示灯、（6）为电机变速箱、（7）为传动齿轮、（8）为阀门旋转齿轮、（9）为陶瓷阀门、（10）为磁铁、（11）为干簧管、（12）为控制电路电路板、（13）为小型可充电电池、（15）为停止按键、（16）为拨码开关、（17）为土壤探测器插座、（21）为剖面位置分割线以下为割掉部分。
在图3中（18）为探测器插头、（19）为双股屏蔽线、（20）为不锈钢探针。
具体实施方式
图1所示，为整个控制阀的安装结构关系，表达了电路与传动机构的相互作用，由（2）太阳能电池通过导线连接控制电路（12），控制电路（12）通过印刷电路连接镍镉电池（13）和超级电容（14）并向镍镉电池（13）和超级电容（14）充电，（13）（14）又向控制电路供电，使控制电路正常工作，控制电路（12）通过导线连接电机（6），在控制电路输出正向电流时，电机变速箱（6）正向旋转，传动齿轮（7）带动阀门旋转齿轮（8）使阀门开启，水流通过（3）的进水管流向出水管，通过外部喷头进行喷淋灌溉，当灌溉时间完成，控制电路（12）输出反向电流，电机变速箱（6）逆向旋转，传动齿轮（7）带动阀门旋转齿轮（8）阀门关闭，水流停止，在外壳（1）上设有土壤探测电极插孔（17），和雨滴感应器（4），（17）（4）所探测的信号连接控制电路（12），工作时连接水管到阀体（3）的进水口，控制电路根据拨码开关（16）编码设定的时间进行开、关阀门喷淋的控制，当（17）（4）探测到土壤湿润和天气下雨的情况，将停止喷淋以节省水源。
图2所示，为整个阀门的剖面图，表达了壳体（1）的内部零件的安装位置，能观看到从（21）剖开线以上的剖面结构，当阀门关闭以后，阀门旋转齿轮（9）上部镶嵌的磁铁（10）与（11）干簧管为磁感位置，使干簧管（11）闭合，感应电压流经（11）到达控制电路（12），从而确定阀门关闭。
图3所示的土壤探测器，插头（18）插接土壤探测器插座，不锈钢探针（20）插入水阀附近的土壤以检测土壤的湿度。
Claims (5)
1.一种太阳能自控浇灌装置，其特征包含：壳体（1）、太阳能电池（2）、水阀体（3）、控制电路（12）、超级电容（14）、电机变速箱（6）、传动齿轮（7）、阀门旋转齿轮（8）、陶瓷阀芯（9）等部分组成，其中所述的连接关系，与所述的组合关系，与所述的本装置所实现的控制功能，与所述本装置的使用范围。
2.根据权利要求1所述的连接关系其特征：太阳能电池（2）连接控制电路（12），控制电路（12）连接超级电容（14），控制电路（12）连接电机变速箱（6）的电气连接关系。
3.根据权利要求1所述的组合关系其特征：壳体（1）与太阳能电池（2），壳体（1）与控制电路（12），壳体（1）与水阀体（3）的固定组合关系，电机变速箱（6）与传动齿轮（7）阀门旋转齿轮（8）陶瓷阀门（9）的传动组合关系。
4.根据权利要求1所述的控制功能其特征：由电机变速箱（6）通过旋转控制陶瓷阀芯（9）实现管道用水的通断功能。
5.根据权利要求1所述适用范围其特征：用于林业、农业、园艺的自动灌溉。
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